CN1243860C - 生产聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维的方法 - Google Patents

生产聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维的方法 Download PDF

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Abstract

生产聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维的方法，熔体纺丝聚对苯二甲酸亚丙基酯基聚合物，通过卷取辊卷取纺丝纤维，将纤维以未拉伸的丝束形式放置在条筒内，其条件使得未拉伸丝束的含水量为0.5-12质量%和未拉伸丝束四周的环境氛围的温度维持在35℃或更低，然后将丝束送入拉伸步骤。

Description

生产聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维的方法
技术领域
本发明涉及生产聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维的方法。
背景技术
通过缩聚对苯二甲酸或对苯二甲酸的低级烷基酯(例如对苯二甲酸二甲酯)与亚丙基二醇(1，3-丙二醇)获得的聚对苯二甲酸亚丙基酯是既具有类似于聚酰胺性质如低的弹性模量(柔软的手感)、优良的弹性回复比和容易的可染色性，又具有类似于聚对苯二甲酸乙二酯性能如高的耐光性、热定形性、尺寸稳定性和低吸水性的聚合物。业已从各立场处研究了采用其优良特性，生产聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维的技术，以便短纤维在填絮、非织造织物、短纤纱织造织物等中的实际应用。
另一方面，在聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二酯短纤维的生产中，通常将通过熔体纺丝生产的未拉伸的长丝丝束临时储藏在条筒中，然后进行拉伸步骤。
然而，若根据这一方法获得聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维，则出现的问题是：当未拉伸的长丝丝束临时储藏在条筒中时，未拉伸的聚对苯二甲酸亚丙基酯长丝丝束显著收缩。
发明公开
本发明的目的是提供生产聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维的方法，它能使由聚对苯二甲酸亚丙基酯组成的未拉伸的长丝丝束的物理性质的变化随时间的流逝而降低和稳定地生产具有均匀质量的聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维。
本发明的发明者发现，在规定的温度下，通过使熔体纺丝方法生产并储藏在条筒内的未拉伸的长丝丝束保持在规定的含水量之下，一直到丝束被送入拉伸步骤，以阻止聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维质量的劣化，从而实现本发明的上述目的，并进而在上述发现的基础上完成了本发明。
亦即，可实现该目的的生产本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维的方法的特征在于：在聚对苯二甲酸亚丙基酯聚合物被熔体纺丝和所得未拉伸的丝束经过卷取辊卷取并放置在条筒内之后，而储藏在条筒内的未拉伸丝束进行拉伸步骤之前的时间段中，未拉伸丝束的含水量维持在0.5-12质量％，和未拉伸丝束四周的环境氛围的温度维持在35℃或更低。
附图的简要说明
图1说明了可用于本发明方法的压缩空气型抽吸设备。
实施本发明的最佳模式
可用于本发明方法的作为主要组分的聚合物包括通过缩聚对苯二甲酸与1，3-丙二醇获得的聚对苯二甲酸亚丙基酯。在本发明中，聚对苯二甲酸亚丙基酯聚合物可以是聚对苯二甲酸亚丙基酯均聚物或以下所述的聚对苯二甲酸亚丙基酯共聚物。即用量为15mol％或更低，优选5mol％或更低的至少一种酸组分(其选自间苯二酸、琥珀酸、己二酸、2，6-萘二甲酸、5-磺基间苯二酸钠和5-磺基间苯二酸四丁基鏻)，或至少一种二元醇组分(其选自1，4-丁二醇、1，6-己二醇和环己烷二甲醇)，或至少一种选自ε-己内酯、4-羟基苯甲酸、聚乙二醇、聚丁二醇中的组分等可与该聚合物共聚，只要不对本发明的效果产生劣化即可。视需要，各种添加剂，例如去光剂、热稳定剂、消泡剂、正色剂、抗氧化剂、紫外吸收剂、红外吸收剂、晶体成核剂、荧光增白剂等可共聚或混合在该聚合物内。
本发明所使用的聚合物的特性粘数优选在0.5-1.8范围内，更优选在0.7-1.2范围内。若特性粘数小于0.4，则因为聚合物的分子量太低，所以可能难以获得足够的纤维强度。相反，若特性粘数超过1.8，则因为熔体粘度太高，可能难以纺丝。
在本发明中，最初通过常规的喷丝板熔体纺丝聚对苯二甲酸亚丙基酯聚合物。在该方法中，熔体挤出温度(纺丝温度)优选在235-285℃范围内，更优选在240-260℃范围内。若纺丝温度高于285℃，则由于聚合物的分解导致可能容易地发生褪色或强度与伸长率的劣化。相反，若纺丝温度低于235℃，则难以获得具有足够强度与伸长率的纤维。
从喷丝板中挤出的聚合物熔体通过卷取辊被卷取，和在20-30℃下的冷却空气优选正好吹在喷丝板下方的聚合物上，使熔体挤出聚合物固化。进而，将聚合物固化成长丝，然后将水和油优选涂敷到所得长丝上。在该方法中，可合适地调节水量，进而调节在条筒内储藏的未拉伸长丝丝束的含水量。将水和油涂敷到长丝上的方法没有特别限制；然而，优选应用上油辊法。长丝通过卷取辊的卷取速度优选500-2000m/min，更优选1000-1500m/min。
用卷取辊卷取的长丝随后以未拉伸丝束的形式储藏在条筒内。在通过卷取辊卷取长丝，和卷取的长丝自然下落到条筒内的情况下，若长丝的含水量太低，则单根的长丝可能变得无序，而可能出现诸如绕辊缠绕长丝的麻烦。在此情况下，使通过卷取辊卷取的长丝优选经过使用图1所示的压缩空气流的抽吸装置，以便积极地引起长丝落入条筒内并包含在其中。在图1中，通过压缩空气流的抽吸作用，将未拉伸的丝束(未示出)往下抽吸。
然后临时储藏包含在条筒内的未拉伸丝束，和随后在拉伸步骤中拉伸。在储藏过程中，未拉伸丝束内部的含水量必须维持在0.5-12质量％范围内，优选在1-7质量％范围内，更优选在1-4质量％范围内。若含水量大于12质量％，则在未拉伸丝束内的单根长丝在储藏过程中会容易地彼此粘连。若含水量高于12重量％，则水集中在储藏长丝的条筒内，且位于条筒底部的未拉伸丝束部分的含水量增加，和会促进单根长丝彼此间的粘连。相反，若未拉伸丝束的含水量低于0.5质量％，则当在拉伸步骤中从条筒内取出未拉伸丝束时，在未拉伸丝束内的单根长丝会纠缠或断裂。结果，不可能进行稳定的拉伸。使未拉伸丝束的含水量保持在上述范围内的方法没有特别限制；然而，优选进行向长丝施加规定含水量的方法，其中例如在熔体纺丝步骤中，通过上油辊调节长丝的含水量到所需值，并将所得长丝包含在条筒内，且密封条筒。
当临时储藏未拉伸丝束时，大气温度必须维持在35℃或更低，优选0-30℃，更优选0-25℃。若大气温度高于35℃，则担心未拉伸丝束收缩或引起单根长丝互相粘连。
而且，在本发明中，在经过24小时之后未拉伸丝束的收缩率优选为20％或更低，更优选10％或更低。在拉伸步骤中，从多个条筒中取出的未拉伸长丝通常被组合并拉伸。然而，可通过控制收缩率在上述范围内，稳定地进行拉伸步骤，并且可获得具有均匀质量的拉伸长丝和短纤维。
在本发明中，可采用聚对苯二甲酸乙二酯纤维常进行的方法作为拉伸本发明未拉伸丝束的方法。可卷取拉伸丝束，并进一步通过常用于聚对苯二甲酸乙二酯纤维的方法来切割成短纤维。
根据本发明，通过熔体纺丝制备的未拉伸丝束的收缩率可随时间流逝显著地降低。所得未拉伸丝束具有优良的质量，单根长丝没有互相粘连或纠缠。因此，通过本发明方法获得的聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维具有高的质量，和极适于作为填絮、非织造织物、短纤纱织造织物用的短纤维。
实施例
其后详述本发明的实施例和对比实施例；然而，这些实施例不应解释为限制本发明。根据下述方法测量实施例中的各测量项目。
(1)特性粘数
使用邻氯苯酚作为溶剂，在35℃下测量特性粘数。
(2)未拉伸丝束的含水量
将刚刚包含在条筒内的未拉伸丝束放置在热空气干燥器中，并在110℃下干燥1小时，通过下述方程式测定含水量：
     未拉伸丝束的含湿量＝((A0-A1)/A1)×100(％)
其中，A0是干燥之前的未拉伸丝束的质量；和A1是干燥之后的未拉伸丝束的质量。
通过适当变化喷丝板与卷取辊之间安装的上油辊的转数，从而改变未拉伸丝束的含水量。
(3)大气温度
未拉伸丝束在其中静置的密闭室内的温度看作大气温度。
(4)流逝的时间
将刚刚在条筒内储藏丝束之后的时间开始到测量未拉伸丝束的收缩率时所经过的时间看作流逝的时间。
(5)未拉伸丝束的收缩率
在条筒内储藏丝束的时间开始计，经过规定时间(流逝的时间)之后，测量未拉伸丝束的厚度，和根据刚刚在条筒内开始储藏之后的未拉伸丝束厚度，厚度的增加计算为未拉伸丝束的收缩率。
(6)未拉伸丝束的表面状况
通过肉眼观察判断未拉伸丝束的表面状况。
3：没有发现单根丝束粘连和纠缠。良好
2：发现单根丝束略微粘连和纠缠。
1：发现单根丝束粘连和纠缠。
[实施例1-7和对比实施例1]
在130℃下干燥5小时特性粘数为0.93的聚对苯二甲酸亚丙基酯碎片，然后在250℃下熔融，并以660g/min的挤出速度，通过配有1008个喷丝孔(其具有直径为0.28mm的圆形截面)的喷丝板挤出熔体，并从外部向聚合物流体四周吹送25℃的冷却空气，固化聚合物流。然后使所得长丝与上油辊接触，以便赋予长丝水和油。在1300m/min的辊的圆周速度下，用卷取辊卷取长丝，然后经过正好安装在卷取辊下游的压缩空气型抽吸装置(图1所示)，并以未拉伸丝束形式放置在条筒内。
立即测量在条筒内放置的未拉伸丝束的含水量与厚度，然后将未拉伸丝束放置在袋内并密封，以便使水不蒸发。在表1所示的室内温度下，将所得未拉伸丝束储藏在室内。在经过规定的时间之后，从袋中取出未拉伸丝束，测量厚度。进而确定丝束的收缩率，和通过肉眼观察判断未拉伸丝束的表面状况。表1示出了评价结果。
[对比实施例2]
以与实施例1相同的方式确定收缩百分率，和同时通过肉眼观察判断未拉伸丝束的表面状况，所不同的是通过调节上油辊的转数，降低未拉伸丝束的含水量。表1示出了评价结果。
[对比实施例3]
以与实施例1相同的方式确定未拉伸丝束的收缩率，和同时通过肉眼观察判断未拉伸丝束的表面状况，所不同的是通过调节上油辊的转数，增加未拉伸丝束的含水量。表1示出了评价结果。
                                   表1
  未拉伸丝束的含水量(％)   大气温度(℃)   流逝的时间(小时)   未拉伸丝束的收缩率(％)   未拉伸丝束的表面状况
  实施例1   6   30   24   16   3
  实施例2   6   20   24   12   3
  实施例3   6   30   48   17   3
  实施例4   6   30   16   14   3
  实施例5   4   20   24   12   3
  实施例6   2   30   24   4   3
  实施例7   2   20   24   2   3
  对比实施例1   6   40   24   40   1发现单根丝束粘连
  对比实施例2   0.4   30   24   14   1发现单根丝束显著接纠缠
  对比实施例3   15   30   24   35   2发现单根丝束轻微粘连
工业实用性
根据本发明的生产方法，可降低含聚对苯二甲酸亚丙基酯的未拉伸丝束的物理性质随时间流逝的变化，并可稳定地生产均匀质量的聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维。

Claims (5)

1.一种生产聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维的方法，其特征在于：在聚对苯二甲酸亚丙基酯聚合物被熔体纺丝和所得未拉伸的丝束经过卷取辊卷取并放置在条筒内之后，而储藏在条筒内的未拉伸丝束进行拉伸步骤之前的时间段中，未拉伸丝束的含水量维持在0.5-12质量％，和未拉伸丝束四周的环境氛围的温度维持在0-30℃。
2.权利要求1的生产聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维的方法，其中在用卷取辊卷取未拉伸丝束之后，但在将未拉伸丝束放置在条筒内之前，使未拉伸丝束经过使用压缩空气流的抽吸装置。
3.权利要求1或2的生产聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维的方法，其中聚对苯二甲酸亚丙基酯聚合物的特性粘数在0.5-1.8范围内。
4.权利要求1的生产聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维的方法，其中在235-285℃的温度范围内进行熔体纺丝。
5.权利要求1的生产聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维的方法，其中以500-2000m/min的速度进行卷取。
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